Manuskript 01/2006 Glas im Bauwesen Bemessungs- und Konstruktionsregeln Teil 3: Punktförmig gelagerte Verglasungen 18008 DIN Deutsches Institut für Normung e.v.. Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, Ref. Nr. nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin, gestattet. Preisgr. Vertr.-Nr. Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin E DIN_18008_3_Vorlage_2006_01_13_ohne Anhaenge.doc 1 (6)
Vorwort Dieser Norm-Entwurf wurde vom NA 005-09--25 AA "Bemessungs- und Konstruktionsregeln für Bauprodukte aus Glas" erarbeitet. E DIN 18008 Glas im Bauwesen, Bemessungs- und Konstruktionsregeln besteht aus folgenden Teilen: - Teil 1 Begriffe und allgemeine Grundlagen - Teil 2 Linienförmig gelagerte Verglasungen - Teil 3 Punktförmig gelagerte Verglasungen - Teil 4 Zusatzanforderungen an absturzsichernde Verglasungen 1) - Teil 5 Zusatzanforderungen an begehbare Verglasungen 1) - Teil 6 Zusatzanforderungen an zu Reinigungs- und Wartungsmaßnahmen betretbare Verglasungen 1) - Teil 7 Sonderkonstruktionen 1) 1 Geltungsbereich 1.1 Dieser Normteil befasst sich mit punktförmig gelagerten Verglasungen. Es wird unterschieden zwischen Tellerhaltern, die durch Glasbohrungen geführt werden, und Klemmhaltern, die ohne Bohrungen am Rand, bzw. den Ecken der Verglasung angeordnet werden. 1.2 Dieser Normabschnitt behandelt nur Klemmhalter und starre, ideal-gelenkige und elastisch-gelenkige Tellerhalter mit zylindrischen Glasbohrungen (keine konischen Bohrungen) geregelt. Nicht geregelt werden durch Tellerhalter gestützte Isolierverglasungen 1.3 Punkthalter mit Glasbohrung durchdringen die Verglasung, wobei diese auf der Seite der Unterkonstruktion durch Auflagerteile abgestützt und auf der Gegenseite mit Klemmteilen fixiert wird. 1.4 Punkthalter ohne Glasbohrung (Klemmhalter) werden in den Verglasungsfugen in den Eckbereichen und/oder im Bereich entlang der Glaskanten angeordnet. Sie bestehen jeweils aus einem Auflagerund einem Klemmteil. 1.5 Absturzsichernde und begehbare, sowie unter planmäßiger Wasserlast stehende, Verglasungen werden in diesem Normteil nicht geregelt. 1.6 Die Einteilung in Horizontal- und Vertikalverglasungen entspricht Teil 2, Abschnitt 2.1.3. (Anm.: Die Diskussion über Rettragfähigkeitsanforderungen an punktgestützte Verglasungen ist noch nicht abschließend geführt worden.) E DIN_18008_3_Vorlage_2006_01_13_ohne Anhaenge.doc 2 (6)
2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen). DIN 53505 Prüfung von Kautschuk und Elastomeren - Härteprüfung nach Shore A und Shore D... 3 Verwendbare Bauprodukte 3.1 Für durchbohrte Verglasungen dürfen nur thermisch vorgespannte Glasscheiben verwendet werden. 3.2 Für Verglasungen mit Klemmhaltern kann auch VSG aus Floatglas verwendet werden. 3.3 Für die Realisierung der in Abschnitt 1 beschriebenen Lagerungsarten werden Trennmaterialien aus Kunststoffen verwendet, für Auflager- und Klemmteile in Form von Scheiben, für gebohrte Verglasungen in Form von Hülsen oder Verguss. Für Auflager- und Klemmteile können die Elastomere Silikon, Neopren und EPDM eingesetzt werden. Als Hülsenmaterialien sind, neben Aluminium (- Legierungen), die Thermoplaste Polysulfon (PSU), Polyamid (PA6), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyoxymethylen (POM) geeignet. Zum Ausgleich eines Versatzes zwische den VSG- Einzelscheiben im Lochbereich eignen sich Vergussmörtel auf Epoxid- Zement- Basis (2- Komponenten- Systeme). 3.4 Alle verwendeten Trennmaterialien müssen gegen UV- Strahlung, Wasser, Reinigungsmittel und Temperaturwechsel zwischen 25 C und +100 C dauerhaft beständig und mit allen berührenden Materialien verträglich sein, sowie keine Verbindung mit dem Glas eingehen. Für Kunststoffe muss die Wasseraufnahme unter 1% und ihre Shore A-Härte nach DIN 53505 zwischen 20 und 80 liegen. Bei Verguss ist die vollständige Füllung des Hohlraumes zu gewährleisten. 3.5 Die Nenndicke der Zwischenfolie von VSG-Verglasungen muss mindestens 0,76 mm betragen. 4 Anwendungsbedingungen 4.1 Eine Punktlagerung muss grundsätzlich in beiden Richtungen senkrecht zur Verglasung wirksam sein. Eine Kombination von linien- und punktförmigen Lagerungen ist zulässig (z.b. bei einer linienförmig gelagerten Verglasung mit punktförmiger Soghalterung). 4.2 Jede punktgelagerte Verglasung ist durch mindestens drei Punkthalter zu lagern. Der größte eingeschlossene Winkel des von drei Punkthaltern aufgespannten Dreieckes darf 120 Grad nicht übersteigen. 4.3 Punkthalter aus metallischen Werkstoffen müssen in tragenden Bauteilen mit ausreichendem Korrosionswiderstand ausgeführt werden. 4.4 Punktgelagerte Verglasungen müssen grundsätzlich aus Verbund-Sicherheitsglas (VSG) hergestellt werden. Es darf auch heißgelagertes Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG-H) verwendet werden, wenn die rechnerischen Nachweise mit Nachweisstufe 2 (sieh Tab.2 Abschnitt 3.4.10) geführt werden. E DIN_18008_3_Vorlage_2006_01_13_ohne Anhaenge.doc 3 (6)
4.5 Horizontalverglasungen müssen aus VSG, hergestellt aus TVG oder Spiegelglas, bestehen. 5 Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit 5.1 Bei der rechnerischen Ermittlung der größten Beanspruchungen der Verglasungen und der Glashalterungen sind alle spannungserhöhenden Einflüsse (z. B. Spannungskonzentrationen am Bohrlochrand bzw. Klemmenrand, Exzentrizitäten z.b. des Gelenkes, Montagezwängungen, Nachgiebigkeit der Unterkonstruktion, Temperatureinwirkung) zu berücksichtigen. 5.2 Alle Berechnungsparameter, die nicht mit hinreichender Genauigkeit ermittelt werden können (z.b. Ansatz unverschieblicher anstelle von verschieblicher Lagerung), sind durch Grenzfallbetrachtungen abzusichern. 5.3 Die Ermittlung der maximalen Hauptzugspannungen kann mit geeigneten Rechenmethoden, z.b. der Methode der Finiten Elemente, durchgeführt werden. Die Glasbohrungen müssen detailliert abgebildet werden. Alle Schichten (Halter, Zwischenlage, Glas) sind realitätsnah zu modellieren. Die Geometrie der Verglasung muss genau abgebildet werden. 5.4 Sofern nicht besondere konstruktive Vorkehrungen mit nachgewiesener Verschieblichkeit getroffen werden (siehe Anhang) darf der Übergang zwischen Verglasung und Unterkonstruktion nicht als (in der Scheibenebene) frei verschiebbar angesetzt werden. Die Anordnung eines Langloches in der Unterkonstruktion ist für den Nachweis der Verschieblichkeit nicht ausreichend. Gegebenenfalls sind Grenzfälle der Lagerung zu untersuchen. 5.5 Für die realistische Ermittlung der Auflagerreaktionen, insbesondere aber der Kräfte aus Temperaturzwängungen, kann die Nachgiebigkeit der Halter berücksichtigt werden. 5.6 Für Glashalter, deren Steifigkeiten nicht nach Anhangrmittelt wurden, sind in Tabelle 1 Grenzwerte der rechnerischen Materialsteifigkeiten und Querdehnungen der in Abschnitt 3.3 genannten Trennmaterialien angegeben. Diese Grenzwerte sind für rechnerische Nachweise zu verwenden. Tabelle 1 Rechnerische Grenzwerte der Materialsteifigkeiten von Trennmaterialien E-Modul [MPa] Querdehnung [%] Trennscheiben Trennhülsen Elastomere Thermoplaste Thermoplaste Verguss 5 200 10 3.000 300 3.000* 1.000 3.000 50 30-40 30-40 30-40 * bei Verwendung glasfaserverstärkter Hülsen 300 10.000 MPa 5.7 Bei Finite-Element-Berechnungen mit Glasbohrungen ist grundsätzlich eine Verifizierung der Eignung des gewählten FE-Netzes durch Vergleich mit einer analytischen Lösung durchzuführen (Nachweisstufe 1, Anhang A1). Für Gläser mit Klemmhaltern ist eine Konvergenzuntersuchung zur Bestätigung der Eignung ausreichend. 5.8 Bei Klemmhaltern ist eine Teileinspannung aufgrund der Klemmtellergeometrie mit den Materialsteifigkeiten nach Tabelle 1 nachzuweisen. E DIN_18008_3_Vorlage_2006_01_13_ohne Anhaenge.doc 4 (6)
5.9 Die ausreichende Tragfähigkeit der Glashalter ist auf Basis der geltenden technischen Baubestimmungen nachzuweisen. Falls dies nicht möglich ist, ist die charakteristische Tragfähigkeit der Halterungen nach Anhang 3 versuchtechnisch zu ermitteln. 5.10 Für die quer zum Bolzen eines Glashalters wirkenden veränderlichen Kräfte aus Temperaturzwängungen muss ein Betriebsfestigkeitsnachweis nach den Technischen Baubestimmungen geführt werden.der Nachweis kann entfallen, wenn die in DIN 18800/T.1 für Baustahl und allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung Z-30.3-6 für Edelstahl angegebenen Bedingungen für das Entfallen des Nachweises eingehalten werden. 5.11 In Tabelle 2 sind die erforderlichen Vorgehensweisen für die Nachweise der Glashalter und die rechnerischen Nachweise des Glases angegeben. Als starr sind Halter anzusehen, die eine planmäßige Übertragung von Momenten in die Verglasung erlauben ohne sich selbst wesentlich zu verformen. Als elastisch-gelenkig, im Grenzfall ideal-gelenkig, dürfen alle Kugel- und Bolzenverbindungen angesehen werden, bei denen diese Einordnung durch das Last-, Bewegungs- und Spannungsverhalten nach Anhang 3 nachgewiesen ist. Kardan-Gelenke und einachsige Bolzengelenke können als ideale Gelenke angenommen werden. Tabelle 2: Erforderliche Vorgehensweisen für den Nachweis von Glashaltern und Glas Zulässige Glasarten Nachweis der Glashalter und Steifigkeit der Zwischenmaterialien Stufe 1: Verifizierung Netz Klemmhalter Tellerhalter starr Tellerhalter starr Tellerhalter mit idealem Gelenk VSG aus ESG oder VSG aus TVG oder VSG aus Floatglas VSG aus ESG oder VSG aus TVG VSG aus ESG oder VSG aus TVG oder ESG-H Tellerhalter mit idealem oder elastischem Gelenk VSG aus ESG oder VSG aus TVG oder ESG-H Tragfähigkeit Nachweis der ausreichenden Tragfähigkeit auf Basis der geltenden Technischen Baubestimmungen oder auf Basis von versuchstechnisch nach Anhang A3 ermittelten charakteristischen Tragfähigkeiten. Steifigkeiten Grenzfallbetrachtungen nach Tab. 1 oder versuchstechnische Ermittlung nach Anhang A3 Konvergenzuntersuchung Vergleich mit analytischer Lösung, siehe Anhang A1 Stufe 2: Kalibrierung und Validierung Nicht erforderlich Grenzwertuntersuchungen Kalibrierung und Validierung nach Anhang A2 6 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit 6.1 Bei Verglasungen mit Resttragfähigkeitsanforderung darf die Durchbiegung unter Gebrauchslasten (Gl.21 in DIN 1055-100) grundsätzlich 1/100 der maßgebenden Spannweite nicht überschreiten. Diese ergibt sich als kürzester randparalleler Abstand zwischen den Wendepunkten der korrespondierenden Durchbiegung zwischen den Lagern. 6.2 Für den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit von Verbund-Sicherheitsverglasungen darf der Schubmodul von Poly- Vinyl- Butyral (PVB)- Folien nach Teil 1, Abschnitt 5.2 dieser Norm angesetzt werden. E DIN_18008_3_Vorlage_2006_01_13_ohne Anhaenge.doc 5 (6)
7 Konstruktion 7.1 Durch Bohrungen im Glas geführte Tellerhalter müssen beidseitig kreisförmige Teller mit einem Mindestdurchmesser von 40 mm aufweisen. Durch geeignete konstruktive Maßnahmen (z.b. Wahl entsprechender Hülsendurchmesser) muss auch im verformten Zustand ein Mindestglaseinstand von 10 mm gewährleistet sein (Bild 1) Bild 1 Tellerhalter 7.2 Als Mindestrandabstand einer Glasbohrung zur Glaskante, gemessen von der Achse der Bohrung bis zur Außenkante der Glasscheibe, sind 80 mm einzuhalten. Der zwischen Glaskante und Bohrung minimal verbleibende Bereich muss eine Breite von mindestens der doppelten Glasdicke haben: A 70 mm und x 2t (Bild 2). A X D X A t Bild 2 Randabstand 7.3 Bei Klemmhaltern muss die glasüberdeckende Klemmfläche mindestens 1000 mm² groß sein und die Glaseinstandstiefe auch im verformten Zustand mindestens 10 mm betragen. Bei kleineren Klemmflächen oder Glaseinstandstiefen ist die Eignung durch Berechnung nachzuweisen. Bei Ecklagerung sollten die Glasecken ohne Zwängungen drehbar sein. 7.4 Die Mindestdicke der Auflager- und Klemmteile und der Hülsenmaterialien beträgt 3 mm Anhänge Anhang A1 Anhang A2 Anhang A3 Stufe 1: Verifizierung der Netzmodellierung Stufe 2: Kalibrierung und Validierung Versuchstechnische Nachweise für Glashalter und Zwischenmaterialien E DIN_18008_3_Vorlage_2006_01_13_ohne Anhaenge.doc 6 (6)